[发明专利]电化学堆的新型泄漏密封实施方案

说明书

一种液流电池具有用于阳极电解液的第一储罐、用于阴极电解液的第二储罐、设置有用于向特定平面电池单元供应电解液的对应泵的相应液压回路，所述平面电池单元在两个相互对立面上设置有通道以用于独立地输送所述电解液，所述平面电池单元被膜电极组件相互分隔开，所述平面电池单元设置有排放通道，所有这些平面电池单元构成层状组，所述层状组的至少一个端板在此与设置有与相应电解液储罐相连接的至少一个排放孔的端板对准。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年3月27日提交的标题为“NOVEL LEAKS CONTAINMENTEMBODIMENT FOR ELECTROCHEMICAL STACK(电化学堆的新型泄漏密封实施方案)”的第62/476,962号临时申请的优先权。此临时专利申请的全部公开内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本发明涉及一种液流电池堆，所述液流电池堆包括具有泄漏密封实施方案的新型双极板设计。

发明背景

液流电池是一种可再充电电池，在所述液流电池中包含一种或多种溶解的电活性物质的电解液流过电化学电池单元，所述电化学电池单元将化学能直接转换为电能。电解液被储存在经适配的外部储罐中，并被泵送通过反应器的电池单元。

氧化还原液流电池的优点是布局灵活(由于电力组件和能量组件的分隔)、寿命周期长、响应时间快、无需平滑充电且无有害排放。

液流电池用于能量需求在1kWh与几MWh之间的固定式应用：液流电池被用于平滑电网的负载，其中电池用于在夜间以低成本积蓄能量，并且在成本更高时将能量返回给电网，还用于从诸如太阳能和风力等可再生源中积蓄电力，以便然后在能量需求高峰期提供电力。

特别地，钒氧化还原电池包括一组电化学电池单元，在所述组电化学电池单元中，两种电解液被质子交换膜分隔开。这两种电解液均基于钒：正半电池单元中的电解液包含V<4+>离子和V<5+>离子，而负半电池单元中的电解液包含V<3+>离子和V<2+>离子。可以通过几种方式来制备电解液，例如通过在硫酸(H2S04)中电解五氧化二钒(V205)。所使用的溶液仍保持强酸性。在钒液流电池中，这两个半电池还连接到包含非常大量电解液的储存罐，所述电解液通过使用经适配的泵循环流过电池单元。液体电解液的这种循环要求一定量的空间占用，并限制了在移动应用中使用钒液流电池的可能性，在实践中将其限制在大型固定装置中。

在电池正在被充电时，在正半电池单元中，钒被氧化，将V<4+>转换为V<5+>。被去除的电子被转移到负半电池单元，在所述负半电池单元中，所述电子将钒从V<3+>还原为V<2+>。在使用期间，所述过程相反地发生，并且在25℃下在开路中获得1.41V的电势差。

钒氧化还原电池是唯一在电解液中而不是在板或电极上积蓄电能的电池，所述在板或电极上积蓄电能在所有其他电池技术中是常见的。

与所有其他电池不同，在钒氧化还原电池中，储罐中包含的电解液一旦充满电就不会自动放电，而固定在电化学电池单元内的电解液部分会随时间推移自动放电。

电池中储存的电能的量由储罐中包含的电解液的量决定。

根据一种特别高效的特定构建性方案，钒氧化还原电池包括一组电化学电池单元，通过聚合物膜相互分隔开的两种电解液在所述一组电化学电池单元内流动。这两种电解液均由溶解的钒的酸性溶液构成。正极电解液包含V<5+>离子和V<4+>离子，而负极电解液包含V<2+>离子和V<3+>离子。在电池正在被充电时，在正半电池单元中，钒发生氧化，而在负半电池单元中，钒被还原。在放电步骤期间，过程是相反的。电串联的多个电池单元的连接允许增加电池两端的电压，所述电压等于电池单元的数量乘以1.41V。